LabVIEW开发预冷器测试
飞机从跑道起飞，进入地球大气层的最端，运送有效载荷，甚至进入太空，然后返回地球并在起飞时所在的同一条跑道上着陆。这听起来像是科幻小说，但这为在不久的将来实现这一目标奠定了坚实的基础。
当前仅基于火箭技术的空间推进系统限制了运载火箭的性能，导致多级运载火箭配置只能一次性或部分重复使用。这导致复杂的发射系统维护及运行成本费用高昂。REL的Skylon航天机是一款完全可重用的单级运载火箭，它克服了这些缺点，能够提供更高效且可靠的发射操作来彻底改变未来进入太空方式。
其设计的基础是推进系统，该系统为其从水平跑道发射到地球轨道（最长600公里）提供动力。协同吸气式火箭发动机（SABRE）是一种新型火箭发动机，在设计中融入了喷气发动机的元素。SABRE，尤其是其先进的换热器技术，在推进方面取得了突破，就像喷气发动机的发明一样，使多级运载火箭成为一项传统技术。REL开创性的发动机技术大大提高了可靠性，将成本降低了十倍，并能快速响应空间。计划太空任务不再需要数月甚至数年的时间。REL的Skylon太空飞机可以在跑道上起降，这意味着执行太空任务与商业飞行一样容易。
Skylon飞机的计划仍处于起步阶段，但该技术提供了令人难以置信的推重比，可将飞机在大气层内加速至5.5马赫（是世界上最快的空气速度的五倍多，也是音速——呼吸飞机，黑鸟的两倍多），并且以25马赫的速度突破大气层的技术已经成熟。虽然传统火箭发动机需要大量液态氧作为燃料，但SABRE发动机能够利用周围大气中的氧气，减少了250多吨所需的氧化剂。一旦离开大气层，火箭阶段就需要机载氧气。在起飞和初始上升过程中，SABRE发动机以涡轮发动机模式运行，以便利用空气中的氧气。在REL的突破性技术出现之前，这种配置是不可能实现的。随着进气速度的增加，进气温度也随之升高。当飞机以5.5马赫的速度行驶时，进气温度约为1000⁰C。在这个温度下，传统的喷气发动机无法运行——材料开始失效，空气无法有效压缩。REL针对该问题的解决方案是使用预冷器，在不到百分之一秒的时间内将空气从1000⁰C超冷至极低温(-150⁰C)。飞行重量是组件性能证明其重量合理的关键点。预冷器推动了新一代热交换器的开发，这种热交换器不仅可以传递400MW的热量，而且可以在飞行重量比传统热交换器轻100倍的情况下完成。热交换器的小型化可以与将电子电路板小型化为微芯片进行比较。
为了验证预冷却器技术，REL构建并测试了一个具有代表性的部分全尺寸预冷却器。该公司使用长约27公里、直径为1毫米且壁厚不到一根头发丝的管子构建了这个测试模块。在预冷却器内，空气通过这些管道并将其热量传递给流经管道的冷却液。该预冷器模块的构造表明，精确的工程设计能够成为现实，包括将1毫米管子与15,000多个精密钎焊接头连接起来。
在演示了制造技术之后，下一个任务是证明预冷器是一种高效的热交换器且足够坚固，可以应对具有挑战性的操作环境。为此，这需要在实际工作气流和低温条件下演示预冷器。其所需的空气质量流量非常大，无法使用电气风扇来生成。Viper522喷气发动机没有使用电风扇，而是通过预冷器拉动高空气流量。在实际的SABER发动机中，液氢提供冷却，但为了简化测试条件，液氮代替了液氢作为冷却源。
在SABER发动机上，液态氢通过预冷器的过程非常复杂，氦气二次冷却回路在预冷器和液态氢之间进行热量交换。同样，在测试台上，氦气二次冷却回路在预冷器和液氮之间进行热量交换。虽然测试台仅占用了SABRE预冷却器的一小部分，但传递的热量足以使其每5分钟沸腾一吨以上液态氧。
使用NILabVIEW系统设计软件，并用NICompactDAQ测量硬件，以便对整个测试系统进行仪器测试。NICompactDAQ平台的模块化特性有助于快速轻松地为当前任务定制数据采集系统。结合使用模拟和数字模块来接收一系列信号，包括发动机转速、空气和组件温度，以及整个系统的气压和流量。数据采集系统必须处理范围广泛的信号，例如从
-1960C～10000C的温度，而压力范围为真空至250bar。
出于安全原因，测试期间技术人员不能靠近测试系统。使用了灵活的NI-DAQmx驱动程序，使得采集设备可以在不同的通信总线上使用相同的应用程序编程接口。为主要的预冷却器诊断，使用了通过以太网通信的本地8槽NIcDAQ-9188机箱。使用了一个通过USB通信的4槽NIcDAQ-9174机箱，其位于控制室内，与设备控制系统进行接口。
LabVIEW帮助将所有不同的系统组件集合在一个应用程序中。NILabVIEWDataloggingandSupervisoryControl模块可与三菱PLC无缝集成，从而控制系统并帮助开发SCADAUI。该团队利用LabVIEW提供的灵活UI开发工具创建了一个超大的用户界面，该界面跨越四个监视器，并在28个实时图表上显示了150多个信号。显示的信息按逻辑分组，其中一个屏幕显示预冷器数据，一个显示氦循环，另一个显示霜控制，第四个显示空气诊断。的工程师可以使用该数组的实时图表在测试期间监控大量信息。
采集到的所有数据都需要进行广泛的分析，因而将所有数据记录到文件中非常重要。为了实现捕捉所有数据所需的极快写入速度，集成了NI技术数据管理流（TDMS）。只利用了TDMS的最大写入速率（400MB/s）的一小部分，但随着扩展到测试更大的系统及集成其他技术，软件应用程序可以根据需要进行扩展。
借助LabVIEW的灵活性，可以在新系统中复用所有现有组件，并根据新要求重新编写软件。部分信号可以重新分配，系统可以使用额外的硬件来增强，从而节省购买新系统的时间和成本。
